CN108222732A - 一种可调节风量的无动力气窗 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可调节风量的无动力气窗。气窗的重心位于其转动轴的上部，当通过把手开启气窗的使用时，由于重力矩和复位扭簧的共同作用，气窗在室外无风或微风时为开启状态，可向室内通风。由于转轴下部的气窗面积较上部大，且上部纱窗外置、下部纱窗内置，使得室外风压产生的力矩与重力距相反，室外风速越大，气窗的开度越小，反之亦然。气窗下部窗框为翼型下缘，可增大室外风压的作用力矩。气窗限位机构可根据对风量的不同需求调节气窗的转动范围。利用扭簧及密封装置对气窗的开闭减震降噪。装置简单可靠，不需动力装置和传感器，适合我国不同地区大规模使用。

Description

一种可调节风量的无动力气窗
技术领域
本发明属于室内通风领域，具体涉及一种可调节风量的无动力气窗。
背景技术
建筑需要新风来稀释室内的污染物到规定的浓度。新风量不足会导致室内污染物含量超标，影响人们的健康及工作效率，而过度通风则会导致建筑耗能的增加。采用机械通风虽可向室内稳定通风但能耗较高，不适宜在我国广泛使用。因此需开发一种不消耗能源但仍能维持室内新风量相对稳定的通风装置。
维持室内通风量稳定的简便方式是合理控制窗户的开度。现有窗户开度调节的专利及产品常采用手动、电动或依靠室外风压驱动三种调节方式。手动调节的方式优势在于可根据用户对风量的不同需求，对期望的窗户开度进行调节；缺点在于需要频繁的人工干预。为避免人工干预，众多专利采用电动控制配合传感器的方式来实时调节窗户的开度，维持室内新风量稳定，这种方式虽可精确控制窗户的开启大小，但消耗能源且结构较为复杂，设备的可靠性及经济性不够理想。有必要开发一种可自动调节室内新风量大小的无动力通风设备。
目前现有的无动力风量调节窗是依靠室外风压进行驱动，大多采用弹簧、棘轮等机械传动部件，通过室外风作用于弹簧上产生形变或使棘轮转动，从而改变窗户的开度大小，未能简单直接地利用室外风压的负反馈作用来调节窗户开度，且辅助装置过于复杂，甚至遮挡窗户的采光。本发明设计了简单的中悬窗，利用重力矩与风压力矩的反向作用，直接调节窗户的开度，同时采用翼型下缘增大风压力矩；还通过限位装置设定期待的窗户调节范围，并使用弹性减震装置来降低窗户开闭产生的撞击噪声。该装置简单可靠，适合于大规模推广使用。
发明内容
本发明提供一种可调节风量的无动力气窗。当室外风速较低时，气窗处于最大开度状态，以增大室内通入的新风量；当室外风速增大时，气窗在室外风压施加的力矩作用下进行转动，减小窗户的开度；室外风速过大时，气窗在风压力矩的作用下处于关闭状态，不向室内通风。该装置可保持房间新风量的相对稳定，无任何外加动力装置及监测传感器，可靠性和经济性较好。
本发明的技术方案如下：
一种可调节风量的无动力气窗，包括气窗窗框、玻璃、气窗把手、转动轴、限位机构、窗架以及密封部件；所述气窗把手设置于气窗窗框上部，用于手动开启或关闭气窗；气窗窗框左右两侧同轴线固定转动轴，转动轴的中轴线位于气窗窗框的上下几何中心线偏上位置，使得转动轴下方的气窗面积大于上方气窗面积，通过把手配重、外加配重或者玻璃与窗框的密度差，令气窗的重心位于转动轴上部，气窗启用时，由于重心偏移转动轴，在重力距的作用下气窗转动开启；限位机构位于窗架内，外套于气窗转动轴外，通过限位机构限制气窗开启的最大角度；窗架固定于墙体或窗体上；所述密封部件设置于气窗边缘，可保证气窗关闭时的密封性。
进一步地，上述的限位机构有两种方式，一种是包括限位环、限位螺母、调节螺母和限位杆，限位杆固定于调节螺母上，用于限制气窗的最大开度，限位螺母位于调节螺母移动前端，起到定位的作用，在不对其进行调节时保证调节螺母不进行转动，两螺母皆外套于限位环外，通过螺纹与限位环连接，采用螺纹配合的方式对限位环的转动角度进行控制，可连续限制气窗的最大开度；另一种是包括弹簧、限位环、限位杆和固定于窗架上的限位桩，限位杆固定于限位环上，窗架上设置多个限位桩，限位环与气窗间的转轴上套有弹簧，保证在不调节限位环的转动角度时，限位杆位于两限位桩之间，通过对限位环的转动角度进行分档位调节，实现对风量范围进行调节；这样可根据不同地区的气象风速及用户对风量的个性化需求，对气窗的风量调节范围进行设定选择。所述两种方式皆通过限位环外套于转动轴。
进一步地，上述气窗的一侧转动轴外设置限位机构，另一侧转动轴外设置固定环，固定环固定于窗架上；在固定环和限位机构的限位环内分别设置扭簧，扭簧另一端为自由端，另一端固定于固定环或限位环内部；通过扭簧的簧臂与转动轴轴向截面的触碰进行减震，固定环内的扭簧用于在气窗关闭时起到减震的作用，在气窗关闭时，固定环内的扭簧处于压缩状态，在室外无风或微风时促使气窗自动开启；限位环内的扭簧用于在气窗开启到最大开度时起到减震的作用。
进一步地，上述气窗窗框的室外下框为翼型，保证窗户开启时，该处受到相对较大的风压，产生更大的与重力距相反的风压力矩，从而室外风速越大，气窗开度越小。
进一步地，上述转动轴与限位环和固定环采用轴承连接，调节转动轴与限位环和固定环间的摩擦力施加转动的阻尼，调整气窗随室外气象风速转动的频繁度。
进一步地，上述转动轴上部室外侧和下部室内侧安装纱窗，加大了上侧的进风阻力，使得在室外风的作用下，转动轴下部的气窗所受的风压力矩更大。同时在气窗窗框上转动轴轴线处设有弹性密封条或密封网，与纱窗配合使用，在气窗整个转动的过程中防止蚊虫从气窗与纱窗间的间隙进入室内。
进一步地，上述密封装置包括气窗四周的密封垫和室内、外框，以保证气窗关闭时起到密封定位的作用。该气窗四周具有窗架，可安装于窗户上的任意位置，适用于在任何形式的窗户上使用。
本发明具有以下有益效果：
1、一种可调节风量的无动力气窗可根据室外风速大小自动调节气窗的开度，从而控制室内的新风量稳定。在室外无风或微风时，该气窗可保持最大开度；当室外风速增大时，气窗受室外风压进行转动，气窗开度减小，从而维持通风量相对稳定；当室外风速过大时，气窗受很大的风压力矩作用而处于关闭状态。该气窗在调节开度时不需动力装置和传感器，没有直接能耗。
2、设计气窗的最大开度为可调状态，可根据不同地区的气象风速大小以及用户对风量的个性化需求来调节气窗开启的最大角度，从而改变通风量的范围。
3、在气窗的室内、室外侧均安有纱窗，当室外风吹过气窗时，由于室外侧的纱窗位于上部，增加了通风阻力，使转动轴下部的气窗可受到相对较大的风压，增大了风压力矩。此外，由于安装了纱窗，可避免蚊虫进入室内。
4、气窗窗框的室外下框设计为翼型，在室外风吹动气窗时，翼型结构可使转动轴下部的气窗受到更大的风压，易于气窗的关闭调节。
5、采用的扭簧、密封垫可在气窗关闭时起到减震的作用，避免气窗突然关闭时对玻璃窗造成损坏，同时也能降低气窗关闭和开启到最大开度时产生的撞击噪声。在室外无风或微风情况下，扭簧也可以使气窗自动复位为开启状态。转动轴上设有阻尼机构，可以调节转动轴产生的摩擦力，从而调节气窗旋转的频度。
6、该气窗具有矩形外框，可方便安装于窗户的任意位置，装置简单可靠，适合我国不同地区大规模使用。
附图说明
图1是一种可调节风量的无动力气窗整体示意图；
图2是一种可调节风量的无动力气窗开启示意图；(a)整体，(b)侧视。
图3是一种可调节风量的无动力气窗关闭示意图；(a)整体，(b)侧视。
图4是一种可调节风量的无动力气窗室外侧正视图；
图5是一种可调节风量的无动力气窗右侧限位机构示意图；
图6是一种可调节风量的无动力气窗室内侧整体示意图；
图7是一种可调节风量的无动力气窗左侧转动轴配合示意图；(a)气窗开启时，(b)气窗关闭时；
图8是一种可调节风量的无动力气窗右侧转动轴配合示意图；(a)气窗开启时，(b)气窗开启到最大开度时；
图9是气窗安装于窗户关闭时整体室内侧示意图；
图10是气窗安装于窗户开启时整体室内侧示意图；
图11是气窗安装于窗户开启时整体室外侧示意图。
图中：1气窗窗框；2玻璃；3气窗把手；4窗架外门；5气窗右侧窗架；6气窗上架；7纱窗；8气窗左侧窗架；9气窗底座；10转动轴A；11限位环；12密封垫；13气窗室内框,14气窗室外框；15翼型下框；16弹性密封条；17限位桩；18弹簧；19转动轴B；20扭簧A；21固定环；22扭簧B；23可开启窗扇；24限位杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行作详细描述。
图1为一种可调节风量的无动力气窗整体示意图。包含气窗窗框1、玻璃2、气窗把手3，纱窗7，气窗转动限位机构、密封、减震装置以及四周的窗架。气窗把手3安装于气窗窗框1上，可人为控制气窗的开启或关闭，在气窗的转动轴上部室外侧以及下部室内侧均安有纱窗7，纱窗7可使气窗在夜晚时也可以使用，避免蚊虫进入室内。气窗转动限位机构安装于气窗右侧窗架处，可通过开启窗架外门4对限位机构进行控制。
图2为一种可调节风量的无动力气窗开启时的示意图。转动轴A10与气窗窗框1连为一体，可随气窗窗框1一起转动。气窗窗框左右两侧同轴线固定转动轴，转动轴的中轴线位于气窗窗框的上下中点偏上位置，转动轴下方的气窗面积大于上方气窗面积。通过气窗把手3配重、外加配重或者玻璃2与气窗窗框1材质的密度差，令气窗的重心位于转动轴上部。限位环11不与气窗窗框1接触，其套于转动轴A10外侧，使转动轴A10可绕其进行转动。限位环11上的限位杆24用于限制气窗的转动范围。
当通过气窗把手3开启气窗时，由于重力矩作用及限位杆24的限制，气窗可自然转动到如图2(b)所示的情况，此时开口面积最大。如图2(a)所示，此时室外新风可通过气窗上下的开口进入室内。而当室外风速增大时，气窗在室外风压施加的力矩作用下进行转动，减小窗户的开度，由于转动轴A10位于气窗中轴线偏上位置，使得室外风作用于气窗下半部面积较上部面积大；同时由于转动轴A10上部室外侧具有纱窗7，加大了上侧的进风阻力，且在气窗底部设计有翼型下框15，可保证窗户开启时，气窗下部较上部受到较大的风压，使得气窗在室外风的作用下产生与重力距相反的风压力矩。上述三点使得气窗下半部所受的风压较大，气窗更容易关闭。当室外风速过大时，气窗在风压力矩的作用下处于关闭状态，不向室内通风。如图3所示。同时在气窗的四周安装密封垫12、气窗室内框13、室外框14、弹性密封条16，可保证气窗在转动以及关闭时有较好的密封性。
图4为一种可调节风量的无动力气窗室外侧正视图，对限位机构处进行放大，则为图5一种可调节风量的无动力气窗右侧限位机构示意图。如图可看出限位杆24用于控制气窗的最大开度，相邻两个限位桩17可限定限位杆24转动到某些特定的角度，按档位控制气窗的最大开度。设置多个限位桩17可将限位杆24限制于各个角度，从而调节气窗的最大开度。可根据不同地区的气象风速大小及用户对风量的不同需求进行调节。限位桩17安装于气窗右侧窗架上5，限位环11一侧的弹簧18，弹簧18套于限位环11与气窗窗框1之间，保证在不调节限位环的转动角度时，限位杆位于两限位桩之间。
图6是一种可调节风量的无动力气窗室内侧整体示意图。可通过在室内将窗架外门4开启，使用户对限位环11进行控制，从而调节通风范围。
图7是一种可调节风量的无动力气窗左侧减震机构示意图。在气窗左侧的转动轴B19外套有一个固定环21，固定环21安装于左侧窗架8上。在固定环11内设置扭簧A20，扭簧A20一端固定于固定环上，另一端用于在气窗关闭时起到减震降噪的作用。图7(a)为气窗开启时，扭簧A20处于自然状态，而当气窗受室外风作用于随转动轴B19转动即将关闭时，转动轴B19会先触碰扭簧的簧臂，缓冲气窗关闭产生较大的撞击噪声。同时如图7(b)所示，同时在气窗受室外过大的风压作用时，扭簧A19处于压缩状态，若在室外无风或微风时，在扭簧A19及重力距共同作用下使得气窗恢复至一定开度的开启状态。
图8是一种可调节风量的无动力气窗右侧减震机构示意图。在右侧转动轴A10外设置有限位环11，与左侧一样，在限位环11内设置扭簧B22，扭簧B22一端固定于限位环11上，另一端用于在气窗达到最大开度时起到减震的作用。如图8(a)所示，气窗开启时不触碰簧臂，而当气窗即将开启到最大开度时，即图8(b),转动轴A10则触碰簧臂，同样起到缓冲的作用，防止气窗开启到最大开度时撞击到限位杆24而产生较大的噪声。
图9,10分别为气窗安装于窗户上的关闭和开启整体示意图，图11为气窗安装于窗户开启时的整体室外侧示意图。如图所示将气窗安装于窗户可开启窗扇23的上部。可利用气窗把手3使其开闭。若在室内需大量新风时可直接开启下部的窗扇23。

Claims (10)

1.一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，包括气窗窗框、玻璃、气窗把手、转动轴、限位机构、窗架以及密封部件；所述气窗把手设置于气窗窗框上部，用于手动开启或关闭气窗；气窗窗框左右两侧同轴线固定转动轴，转动轴的中轴线位于气窗窗框的上下几何中心线偏上位置，使得转动轴下方的气窗面积大于上方气窗面积，通过把手配重、外加配重或者玻璃与窗框的密度差，令气窗的重心位于转动轴上部，气窗启用时，由于重心偏移转动轴，在重力距的作用下气窗转动开启；限位机构位于窗架内，外套于气窗转动轴外，通过限位机构限制气窗开启的最大角度；窗架固定于墙体或窗体上；所述密封部件设置于气窗边缘，保证气窗关闭时的密封性。
2.根据权利要求1所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述的限位机构有两种方式，一种是包括限位环、限位螺母、调节螺母和限位杆，限位杆固定于调节螺母上，限位螺母位于调节螺母移动前端，两螺母皆外套于限位环外，通过螺纹与限位环连接，采用螺纹配合的方式对限位环的转动角度进行控制；另一种是包括弹簧、限位环、限位杆和固定于窗架上的限位桩，限位杆固定于限位环上，窗架上设置多个限位桩，限位环与气窗间的转轴上套有弹簧，保证在不调节限位环的转动角度时，限位杆位于两限位桩之间；所述两种方式皆通过限位环外套于转动轴。
3.根据权利要求1或2所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，气窗的一侧转动轴外设置限位机构，另一侧转动轴外设置固定环，固定环固定于窗架上；在固定环和限位机构的限位环内分别设置扭簧，扭簧一端固定于固定环或限位环内部,另一端为自由端；通过扭簧的簧臂与转动轴轴向截面的触碰进行减震。
4.根据权利要求1或2所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述气窗窗框的室外下框为翼型，保证窗户开启时，该处受到相对较大的风压，产生更大的与重力距相反的风压力矩。
5.根据权利要求3所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述气窗窗框的室外下框为翼型，保证窗户开启时，该处受到相对较大的风压，产生更大的与重力距相反的风压力矩。
6.根据权利要求3所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述转动轴与限位环和固定环采用轴承连接，调节转动轴与限位环和固定环间的摩擦力施加转动的阻尼，调整气窗随室外气象风速转动的频繁度。
7.根据权利要求5所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述转动轴与限位环和固定环采用轴承连接，调节转动轴与限位环和固定环间的摩擦力施加转动的阻尼，调整气窗随室外气象风速转动的频繁度。
8.根据权利要求1或2或5或6或7所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述转动轴上部室外侧和下部室内侧安装纱窗；同时在气窗窗框上转动轴轴线处设有弹性密封条或密封网，与纱窗配合使用。
9.根据权利要求3所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述转动轴上部室外侧和下部室内侧安装纱窗；同时在气窗窗框上转动轴轴线处设有弹性密封条或密封网，与纱窗配合使用。
10.根据权利要求4所述的一种可调节风量的无动力气窗，其特征在于，所述转动轴上部室外侧和下部室内侧安装纱窗；同时在气窗窗框上转动轴轴线处设有弹性密封条或密封网，与纱窗配合使用。
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